硅基负极产业化风口已至，先行企业助力纳米硅粉国产化

硅基负极，尤其是前景更好的硅碳负极，其膨胀问题已经是整个行业内待解决难题，硅的纳米化成为解决该问题的一个主要研究方向。纳米硅粉的可控和规模化制备为后续实现以纳米硅为基构筑复合、稳定和高导电性的锂离子电池硅基负极材料提供了保证。 纳米硅粉制备方法 机械研磨法 机械研磨法是利用机械旋转及粒子之间的相互作用产生的机械碾压力和剪切力将尺寸较大的硅材料研磨成纳米尺寸的粉末。 化学气相沉积法 化学气相沉积法是一种以硅烷为反应原料进行纳米硅粉生产的技术。根据诱发硅烷热解的能量源不同，可分为等离子增强化学气相沉积法、激光诱导化学气相沉积法和流化床法。 等离子蒸发冷凝法 等离子蒸发冷凝法通过等离子热源将反应原料气化成气态原子、分子或部分电离成离子，并通过快速冷凝技术，冷凝为固体粉末。根据等离子体炬热源不同，可以分为感应等离子法和电弧等离子体法。 纳米硅粉国产化替代道路上的先行企业 浙江中宁硅业有限公司 中宁硅业成立于2007年，于2018年成为上市公司多氟多新材料股份有限公司控股子公司。 公司是国家高新技术企业，国家“专精特新”小巨人企业，拥有浙江省首批重点企业研究院---高纯硅材料研究院。公司是生产电子级特气和新能源电池材料的科技型创新型公司，生产的高纯硅烷、乙硅烷、四氟化硅是半导体、液晶、光伏行业发展不可或缺的材料，是国家和省应急攻关替代进口的重点发展产品。其中电子级硅烷被国家科技部评为“国家重点新产品”，多次被评为“中国新型显示产业链发展特殊贡献奖”。 公司生产的高纯纳米硅粉，是在电子级硅烷气的基础上向下游延伸的产品，采用自主开发的热化学气相沉积分解硅烷的方法，制备出的硅粉纯度高达99.99%，粒度在20-100nm之间。并且实现200T/年的生产能力，是国内首条能产业化生产纳米硅粉的生产线。 中宁硅业纳米硅粉（来源：中宁硅业） 公司所制备的纳米硅粉，已经在中科院、西安交大、上海复旦大学等科研机构检测及试用，在电化学性能上表现出优异的品质。同时与宁德时代、天目先导、比亚迪、贝特瑞、星城石墨等电池材料生产厂家合作，进行深度研发，逐步克服硅粉团聚、体积膨胀等问题。 目前，公司500T/年高纯纳米硅粉及5000T/年硅碳复合材料生产项目，正在进行环境影响报告书环评公示，假以时日，公司高纯纳米硅粉产能将达到700T/年。 江苏博迁新材料有限公司 博迁新材成立于2010年，是一家集高端纳米金属粉体材料研发、生产、销售为一体的国家高新技术企业，是中国纳米金属材料研发和产业化应用的开拓者之一。 公司主要产品包括镍粉、银粉、铜粉等纯金属粉和合金粉，还依托自身技术优势拓展了银包铜粉、纳米硅粉等新产品。 公司利用自身纳米金属粉体行业多年的技术积累，开发了纳米级硅粉专用的常压下等离子蒸发冷凝物理气相法技术，可以生产100nm以下的硅粉，具备纯度高、粒径小、粒径均匀、球形状、分散性好等特性，公司通过对生产过程持续的工艺优化，硅粉单产效率得以有效提升。 博迁新材纳米硅粉参数（来源：博迁新材） 目前，公司全资子公司宁波广新纳米材料有限公司与宁波广迁电子材料有限公司以自有资金，合资设立了江苏广豫储能材料有限公司，并竞拍取得土地使用权，正式建设硅碳负极用纳米级硅粉中试生产线项目。公司还与中科院宁波材料所合作组建“先进能源材料与储能器件研发中心”，共同探索碳包覆技术，加快推进锂电池负极材料用纳米硅粉的规模化量产进程。 小结 西方国家工业生产纳米硅粉的起步较早，有专门的硅粉制品公司，如日本帝人、美国杜邦、德国H. C.Stark、加拿大泰克纳等均能够应用等离子蒸发冷凝法生产多种不同粒度的高纯纳米硅粉，生产技术方面处于世界领先地位。 国内对纳米硅粉的研制起步较晚，制造水平相对落后，通常情况下采用机械球磨法合成纳米硅粉，该方法虽然可以制备出不同粒径的纳米硅粉，但是普遍存在纯度低、效率低、形貌一致性与粒径控制困难等突出问题。如何有效控制纳米硅粉的形貌和粒径，如何降低成本，实现纳米硅粉的大规模生产，还是国内企业需要一直探索的问题。 参考资料： 1、张思源等，《纳米硅粉制备技术及发展前景展望》 2、张佃平，《纳米硅的定向生长制备及在锂电池中的应用研究》 3、博迁新材官网/2022年年报、中宁硅业官网 （中国粉体网编辑整理/长安） 注：图片非商业用途，存在侵权告知删除！